[논문]상대적인 잡음비를 이용한 잡음상관행렬 측정방법

이동현; 염경환

doi:10.5515/kjkiees.2016.27.5.430

초록
AI-Helper

일반적으로 잡음 측정결과는 회로망분석기의 측정결과에 비해 상당히 큰 불규칙 리플을 보인다. 이에 대한 주 원인은 회로망분석기는 측정 시에 상대적인 전력의 비를 이용하고, 잡음 측정은 절대적인 잡음전력 측정에 의존하기 때문이다. 본 논문에서는 잡음측정의 불규칙 리플을 최소화하기 위해서 상대적인 잡음비를 이용한 새로운 잡음상관행렬 측정방법을 제안하였다. 제안된 방법은 5개의 입력에 대해 측정된 잡음전력들 중 하나를 기준으로 4개의 상대적인 잡음비를 통해 불규칙 리플을 최소화하고, 이를 이용하여 잡음상관행렬 및 잡음 파라미터를 측정하는 방법이다. 제안된 방법을 이용한 잡음파라미터 측정결과, 수동 DUT인 0.5 dB 감쇠기의 경우, S-파라미터를 이용하여 계산되어진 잡음 파라미터의 이론값과 거의 일치하는 결과를 보였다. 그리고 1 dB 이하의 잡음지수를 갖는 능동 DUT에 대해서도 신뢰할 수 있는 잡음파라미터 측정이 가능함을 보였다.

Abstract ▼ AI-Helper

In general, noise measurement results show larger random ripple than those of the network analyzer. The reason for the lager random ripple of the noise measurements is considered that the general noise measurements uses absolute measured noise powers, while the network analyzer measures using a rati...

In general, noise measurement results show larger random ripple than those of the network analyzer. The reason for the lager random ripple of the noise measurements is considered that the general noise measurements uses absolute measured noise powers, while the network analyzer measures using a ratio of the measured powers. In this paper, a novel measurement method of noise correlation matrix using relative noise ratios is proposed. Proposed method measures the five noise powers of DUT for the five input impedance variations and the four relative noise ratios are formed using the five measured noise powers. The four noise ratios are used to compute the noise correlation matrix and noise parameters. The resulting noise parameters for a 0.5 dB attenuator show good agreements with theoretical values calculated by S-parameters. Also, the noise parameters of an active DUT with a noise figure of less than 1 dB are measured and the measured results show a small random ripple as expected and their values are physically acceptable. In conclusion, the proposed method can be applied to the noise parameter measurements for DUT with a noise figure below 1 dB.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

본 논문에서는 절대적인 잡음전력 측정에서 보이는 불규칙 리플을 최소화하기 위해서, 측정된 잡음전력들의 상대적인 잡음비를 이용한 새로운 잡음상관행렬 측정방법을 보였다. 제안된 방법을 이용한 잡음 파라미터 측정결과, 수동 DUT인 0.

제안 방법

측정과정은 그림 4의 측정구성과 본 논문에서 제안된 측정방법을 활용하여 우선 receiver에 대한 잡음상관행렬을 측정한 후, DUT와 receiver가 cascade된 구조에 대하여 잡음상관행렬을 측정한다. 그 다음 2-2에 보인 잡음상관행렬의 de-embedding을 통해 DUT의 잡음상관행렬을 계산하고, 이 DUT의 잡음상관행렬과 S-파라미터를 통해 DUT의 잡음 파라미터를 결정한다.
측정과정은 그림 4의 측정구성과 본 논문에서 제안된 측정방법을 활용하여 우선 receiver에 대한 잡음상관행렬을 측정한 후, DUT와 receiver가 cascade된 구조에 대하여 잡음상관행렬을 측정한다. 그 다음 2-2에 보인 잡음상관행렬의 de-embedding을 통해 DUT의 잡음상관행렬을 계산하고, 이 DUT의 잡음상관행렬과 S-파라미터를 통해 DUT의 잡음 파라미터를 결정한다.

대상 데이터

사용된 스펙트럼 분석기와 멀티미터는 Key- sight사의 E4446A와 34411A이다. Receiver로 사용된 LNA(Low Noise Amplifier)는 Wenteq사의 ABL1800-03-2825를 사용하였다. 그리고 잡음전력 측정 시, 스펙트럼 분석기는 RBW(Resolution Band Width) 3 MHz, VBW(Video Band Width) 100 Hz로 설정하였다.
스펙트럼 분석기를 이용한 잡음전력 측정구성을 그림 4에 보였다. 사용된 스펙트럼 분석기와 멀티미터는 Key- sight사의 E4446A와 34411A이다. Receiver로 사용된 LNA(Low Noise Amplifier)는 Wenteq사의 ABL1800-03-2825를 사용하였다.
잡음 파라미터 측정에 사용된 DUT는 1) 수동 DUT로 π형의 저항성 0.5 dB 감쇠기와 2) ASB사의 AST54S^[13] LNA 칩이다. 이 LNA 칩의 주 사용 주파수 대역이 1～2GHz이므로, 측정 주파수 또한, 이와 동일하게 설정하였다.

데이터처리

수동 DUT는 제안된 상대적인 잡음비 측정방법의 검증을 위해 측정하였다. 수동 DUT는 S-파라미터를 알 경우, 잡음 파라미터를 이론적으로 정확하게 구할 수 있기 때문에^[9], 결과 비교를 통해 측정 방법을 검증할 수 있다.

성능/효과

이 점에서 착안하여, 본 논문에서는 상대적인 잡음비를 이용한 새로운 잡음상관행렬 측정방법을 제안한다. 제안된 방법을 이용한 잡음파라미터 측정결과, 수동 DUT인 0.5 dB 감쇠기의 경우, S-파라미터를 통해 알 수 있는 이론값과 일치하는 하는 결과를 보였고, 1 dB 이하의 낮은 잡음지수를 갖는 능동 DUT에 대해서도 신뢰할 수 있는 잡음 파라미터 측정결과를 보였다.
본 논문에서 제안된 측정방법은 사용된 측정 장비의 사용방법^[15],[16]을 잘 숙지하고 있으면 측정에 큰 문제점은 없다. 또한, receiver로 사용된 증폭기의 주파수 대역이 넓을수록 측정 가능한 주파수 대역이 넓어지므로 측정 주파수 대역 확장에 용이하다. 그리고 본 논문에서 제안된 상대적인 잡음비 측정방법은 참고문헌 [5]～[8]의 6-포트 회로망을 이용한 잡음 파라미터 측정방법에 적용 가능할 것으로 판단되며, 이를 통해 6-포트 회로망을 이용한 측정방법의 측정 정확도 또한, 향상할 수 있을 것으로 사료된다.

후속연구

또한, receiver로 사용된 증폭기의 주파수 대역이 넓을수록 측정 가능한 주파수 대역이 넓어지므로 측정 주파수 대역 확장에 용이하다. 그리고 본 논문에서 제안된 상대적인 잡음비 측정방법은 참고문헌 [5]～[8]의 6-포트 회로망을 이용한 잡음 파라미터 측정방법에 적용 가능할 것으로 판단되며, 이를 통해 6-포트 회로망을 이용한 측정방법의 측정 정확도 또한, 향상할 수 있을 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	잡음상관행렬측정을 통한 2가지 잡음파라미터 측정방법은 무엇인가?	최근 저자들은 일련의 연구를 통해 잡음상관행렬(noise correlation matrix)측정을 통한 2가지 잡음파라미터 측정방법을 보였다[8]. 첫 번째 방법은 6-포트 회로망을 이용한 잡음 파라미터 측정 방법이며[5]～[8], 두 번째 직접 측정방법은 4개의 입력 임피던스에 대해 DUT의 잡음전력을 측정하고, 측정된 잡음전력을 이용하여 잡음상관행렬 및 잡음 파라미터를 계산하는 방법이다[8]. 그러나 이 결과는 절대적인 잡음전력 측정에 기초하기 때문에 심각한 불규칙 리플을 동반하여 잡음지수가 극히 낮은 DUT에 대한 측정을 어렵게 한다.
	잡음 측정결과기가 회로망분석기의 측정결과에 비해 상당히 큰 불규칙 리플을 보이는 주 원인은 무엇인가?	일반적으로 잡음 측정결과는 회로망분석기의 측정결과에 비해 상당히 큰 불규칙 리플을 보인다. 이에 대한 주 원인은 회로망분석기는 측정 시에 상대적인 전력의 비를 이용하고, 잡음 측정은 절대적인 잡음전력 측정에 의존하기 때문이다. 본 논문에서는 잡음측정의 불규칙 리플을 최소화하기 위해서 상대적인 잡음비를 이용한 새로운 잡음상관행렬 측정방법을 제안하였다.
	잡음 파라미터에는 어떠한 파라미터가 있는가?	잡음 파라미터(noise parameters)란 최소잡음지수 NFmin, 잡음저항 Rn 그리고 최소잡음점에서의 반사계수 Sopt 총 4개의 파라미터를 뜻하며, 이 4개의 잡음 파라미터는 전원 임피던스(source impedance)에 따른 2-포트 소자의 잡음지수 변화를 결정한다[1]. 잡음 파라미터를 측정하는 통상적인 방법으로는 NFA(Noise Figure Analyzer)와 임피던스 튜너를 이용하여 측정하는 방법이다.

참고문헌 (16)

IRE Subcommittee on Noise, "IRE standards on methods of measuring noise in linear two ports 1959", Proc. IRE, vol. 48, pp. 60-68, Jan. 1960.

상세보기
R. Q. Lane, "The determination of device noise parameter", Proc. IEEE, vol. 57, pp. 1461-1462, 1969.

상세보기
M. S. Gupta, "Determination of the noise parameters of a linear 2-port", Electron. Lett., vol. 6, no. 17, pp. 543-544, Aug. 1970.

상세보기
M. Garelli, G. A. Ferrero, and S. Bonino, "A complete noise- and scattering-parameters test-set", IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 57, no. 3, pp. 716-724, Mar. 2009.

상세보기
A. -R. Ahmed, K. -W. Yeom, "An extraction of two-port noise parameters from measured noise powers using an extended six-port network", IEEE Trans on Microwave Theory and Tech., vol. 62, no. 10, pp. 2423-2434, Oct. 2014.

상세보기
염경환, 압둘-라흐만, "6-포트 회로망을 이용한 잡음 파라미터 측정", 한국전자파학회논문지, 26(2), pp. 119-126, 2015년 2월.

원문보기 상세보기
이동현, 압둘-라흐만, 이성우, 염경환, "8-포트 회로망을 이용한 온-웨이퍼형 DUT의 잡음 파라미터 측정", 한국전자파학회논문지, 25(8), pp. 808-820, 2014년 8월.
이동현, 염경환, "스펙트럼 분석기를 이용한 2가지 잡음 파라미터 측정방법과 비교", 한국전자파학회논문지, 26(12), pp. 1072-1082, 2015년 12월.

원문보기 상세보기
S. W. Wedge, "Computer-aided design of low noise microwave circuits", Ph.D. Dissertation, California Institute of Technology, 1991.
S. W. Wedge, D. B. Rutledge, "Wave techniques for noise modeling and measurement", IEEE Trans. Microw. Theory Tech. vol. 40, no. 11, Nov. 1992.
H. Hillbrand, P. H. Russer, "An efficient method for computer aided noise analysis of linear amplifier networks", IEEE Transactions on Circuits and Systems, vol. 23, no. 4, Apr. 1976.

상세보기
K. -W. Yeom, Microwwave Circuit Design A Practical Approach Using ADS, Prentice Hall, 2015.
AST54S, Low Noise Amplifier, ASB, Available: http://www.asb.co.kr
M. Pospieszalski, "On the measurement of noise parameters of microwave two-ports", IEEE Trans on Microwave Theory and Tech., vol. MTT-34, no. 4, pp. 456-458, Apr. 1986.
Keysight Technologies, NFA Noise Figure Analyzer Quick Reference Guide, [Available on line] http://www.keysight.com/
Keysight Technologies, Noise Figure Measurement Accuracy- The Y-Factor Method, Application Note, [Available on line] http://www.keysight.com/

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

LOADING...

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

상대적인 잡음비를 이용한 잡음상관행렬 측정방법
Measurement Method of Noise Correlation Matrix Using Relative Noise Ratio 원문보기

초록
AI-Helper

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

데이터처리

성능/효과

후속연구

질의응답

참고문헌 (16)

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

연구과제 타임라인

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

오픈액세스(OA) 유형

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

상대적인 잡음비를 이용한 잡음상관행렬 측정방법 Measurement Method of Noise Correlation Matrix Using Relative Noise Ratio 원문보기

초록 용어보기논문에서 용어와 풀이말을 자동 추출한 결과로, 시범 서비스 중입니다. AI-Helper

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

데이터처리

성능/효과

후속연구

질의응답

참고문헌 (16)

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

이동현 (16) 염경환 (73)

연구과제 타임라인

전체(0) 논문(0) 특허(0) 보고서(0)

전체(0) 논문(0) 특허(0) 보고서(0)

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

오픈액세스(OA) 유형

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

상대적인 잡음비를 이용한 잡음상관행렬 측정방법
Measurement Method of Noise Correlation Matrix Using Relative Noise Ratio 원문보기

초록
AI-Helper

AI 본문요약
AI-Helper